17 : La photosynthèse
La photosynthèse permet aux plantes, aux algues et à certaines bactéries d’utiliser la lumière comme source d’énergie.
Les réactions primaires de la photosynthèse ont lieu dans des membranes spécialisées, comme les thylacoïdes des
chloroplastes, qui contiennent des complexes composés de protéines, de chlorophylle et d’autres pigments. Ces
complexes agissent ensemble pour scinder l’eau et produire de l’oxygène et des molécules riches en énergie comme
l’ATP et le NADPH. Ces composés sont utilisés dans le métabolisme, et notoirement pour la transformation du CO2 en
composés organiques comme des sucres. Ces processus peuvent être résumés simplement par l’équation suivante :
6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2
A travers les chaînes alimentaires, la photosynthèse fournit presque la totalité de l’énergie de la biosphère. Elle produit
aussi l’oxygène essentiel à la respiration, et permet la séquestration de CO2 présent dans l’atmosphère. On estime que
les algues qui vivent dans les océans contribuent pour moitié à la fixation du CO2 par la photosynthèse au niveau global.
Dans cette expérience, vous allez observer comment la photosynthèse permet à des algues unicellulaires (Scenedesmus)
de fixer le CO2. Dans l’eau, le CO2 forme de l’acide carbonique qui abaisse le pH. Sa consommation par les algues fait
donc augmenter le pH du milieu. En utilisant des indicateurs de pH colorés, il est donc possible d'observer indirectement
la réaction de photosynthèse.
L'expérience se déroule en 2 étapes: la première consiste à fixer les algues dans des petites billes d'alginate puis de les
tester en les exposant à la lumière. Ce protocole allie donc manipulations chimiques et test d'activité biologique.
L’algue Scenedesmus
L'algue Scenedesmus fait partie du genre des algues vertes. Ce sont des algues non-mobiles microscopiques qui
mesurent de 5 à 30 µm. Elles sont généralement regroupées par quatre, formant ainsi une structure que l’on nomme
cénobe. Pour cette expérience nous allons utiliser l’espèce Scenedesmus quadricauda, fréquemment utilisée comme
modèle biologique.
Scenedesmus quadricauda
L’alginate de sodium
L’alginate de sodium est un composé extrait de certaines algues brunes, tel que Macrocystis pyrifera et autres Laminaria.
Nous le connaissons sous forme d’une poudre blanchâtre, utilisé comme épaississant ou émulsifiant dans certains
composés ou encore en « cuisine moléculaire ». L’alginate de sodium a la propriété de se gélifier instantanément, à
froid, au contact d’ions Ca++.